新教材同步系列2024春高中物理第二章氣體固體和液體1溫度和溫標(biāo)課件新人教版選擇性必修第三冊

第二章氣體、固體和液體①物理觀念：通過對固體、液體和氣體內(nèi)容的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生了解固體、液體和氣體的微觀結(jié)構(gòu)，完善學(xué)生對物質(zhì)的認(rèn)識，幫助學(xué)生形成相對完整、科學(xué)的物理觀念．②科學(xué)思維：能認(rèn)識建構(gòu)理想氣體模型的必要性，能在一定條件下應(yīng)用理想氣體模型分析和研究實際氣體的問題，能用等溫、等壓、等容的理想過程正確認(rèn)識和分析現(xiàn)實生活中的氣體狀態(tài)變化．③科學(xué)探究：通過觀察生活現(xiàn)象和實驗，探究氣體等溫、等壓、等容變化過程中其他兩個狀態(tài)參量的變化規(guī)律，能選用合適的器材，獲得數(shù)據(jù)；能分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，形成結(jié)論．④科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：能認(rèn)識到固體、液體和氣體知識在實際中的應(yīng)用，能用氣體實驗定律解釋生產(chǎn)生活中的一些現(xiàn)象，解決一些實際問題．本章重點①知道熱平衡定律及溫度的意義；②理解氣體等溫、等壓、等容變化規(guī)律；③固體和液體的性質(zhì)及微觀結(jié)構(gòu)．本章難點①會用玻意耳定律、查理定律和蓋-呂薩克定律解決實際問題；②根據(jù)圖像分析氣體狀態(tài)的變化；③學(xué)會用晶體的微觀結(jié)構(gòu)特點來解釋晶體外形的規(guī)則性和物理性質(zhì)的各向異性；④理解浸潤和不浸潤的概念，會分析其產(chǎn)生的原因．1溫度和溫標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)法與考法1．知道什么是狀態(tài)參量，熱平衡的概念，認(rèn)識生活中的熱平衡現(xiàn)象(重點)2．知道溫度計的構(gòu)造，會使用常見溫度計(重點)3．理解溫標(biāo)、熱力學(xué)溫度的意義，掌握攝氏溫度與熱力學(xué)溫度的區(qū)別與聯(lián)系(重難點)學(xué)法：①通過小組分析理解平衡態(tài)與熱平衡態(tài)．②通過實驗操作掌握使用溫度計的方法，培養(yǎng)學(xué)生探索使用新器材的動手能力考法：①考查對氣體狀態(tài)量和平衡態(tài)的理解．②考查對熱平衡與溫度的微觀本質(zhì)的理解．③考查對溫度計和溫標(biāo)的理解知識導(dǎo)圖

課前?自主預(yù)習(xí)狀態(tài)參量與平衡態(tài)1．熱力學(xué)系統(tǒng)：由大量分子組成的____________．2．外界：系統(tǒng)之外與系統(tǒng)發(fā)生相互作用的其他物體．3．狀態(tài)參量：為確定系統(tǒng)的狀態(tài)所需要的一些物理量，如：________、________、溫度等．4．平衡態(tài)：無外界影響、________________的狀態(tài)．研究對象體積壓強狀態(tài)參量穩(wěn)定當(dāng)系統(tǒng)處于平衡態(tài)時，系統(tǒng)的所有性質(zhì)都不隨時間變化，是絕對不變的嗎？【答案】不是，平衡是一種理想情況，因為不受外界影響是不可能的．

(多選)下列物體中處于非平衡態(tài)的是 (

)A．冰水混合物處在1℃的環(huán)境中B．將一鋁塊放入沸水中加熱較長的時間C．冬天剛打開空調(diào)的教室內(nèi)的氣體D．用玻璃杯盛著的開水放在室內(nèi)足夠長時間【答案】AC【解析】冰水混合物在1℃的環(huán)境中要吸收熱量，溫度升高，不是平衡態(tài)，A符合；當(dāng)鋁塊放在沸水中足夠長的時間，鋁塊各部分的溫度與沸水的溫度相同，達到平衡態(tài)，B不符合；同理可知D也不符合；冬天剛打開空調(diào)的教室內(nèi)的氣體各部分溫度不同，不是平衡態(tài)，C符合．熱平衡與溫度1．熱平衡：兩個相互接觸的系統(tǒng)，它們之間沒有隔熱材料，或通過導(dǎo)熱性能好的材料接觸，經(jīng)過一段時間，這兩個系統(tǒng)的狀態(tài)參量不再發(fā)生變化，即這兩個系統(tǒng)達到了_____________．2．熱平衡定律：如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定處于__________．3．溫度：處于熱平衡的系統(tǒng)之間有一“共同熱學(xué)性質(zhì)”，即________．這就是溫度計能夠用來測量溫度的基本原理．熱平衡狀態(tài)熱平衡溫度兩個相互接觸的物體經(jīng)過一定的時間一定能夠達到熱平衡嗎？【答案】不一定，如果一個物體的溫度持續(xù)升高，兩物體之間總存在一個溫度差，此時就不是熱平衡狀態(tài)．

(多選)兩個處于熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，由于受外界影響，狀態(tài)參量發(fā)生了變化，下列關(guān)于它們后來是否能處于熱平衡狀態(tài)的說法，正確的是

(

)A．不能處于熱平衡狀態(tài)B．要看它們后來的溫度是否相同C．取決于其他狀態(tài)參量是否相同D．系統(tǒng)達到熱平衡，其溫度一定相同【答案】BD【解析】只要兩個系統(tǒng)的溫度相同，兩個系統(tǒng)就處于熱平衡狀態(tài)，而與其他參量是否相同無關(guān)，故B、D正確．溫度計與溫標(biāo)1．溫度計名稱原理水銀溫度計根據(jù)水銀的__________的性質(zhì)來測量溫度金屬電阻溫度計根據(jù)金屬鉑的_______隨溫度的變化來測量溫度氣體溫度計根據(jù)氣體________隨溫度的變化來測量溫度熱電偶溫度計根據(jù)不同導(dǎo)體因________產(chǎn)生電動勢的大小來測量溫度熱膨脹電阻壓強溫差2．溫標(biāo)：定量描述______的方法．(1)攝氏溫標(biāo)：一種常用的表示溫度的方法，規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的熔點為_______，水的沸點為_________．在0℃刻度與100℃刻度之間均勻分成______等份，每份算作1℃．(2)熱力學(xué)溫標(biāo)：現(xiàn)代科學(xué)中常用的表示溫度的方法，熱力學(xué)溫標(biāo)也叫“絕對溫標(biāo)”．溫度0℃

100℃

100

(3)攝氏溫度與熱力學(xué)溫度：攝氏溫度攝氏溫標(biāo)表示的溫度，用符號t表示，單位是________，符號為

℃熱力學(xué)溫度熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度，用符號T表示，單位是________，符號為K換算關(guān)系T＝________________攝氏度開爾文t＋273.15K

物體溫度由原來的溫度升高了1℃，這個物體就是升高了273.15K嗎？【答案】不是，只能說熱力學(xué)溫度也升高了1K．

(多選)關(guān)于熱力學(xué)溫度，下列說法中正確的是 (

)A．－33℃＝240KB．溫度變化1℃，也就是溫度變化1KC．?dāng)z氏溫度與熱力學(xué)溫度都可能取負值D．溫度由t

℃升至2t

℃，對應(yīng)的熱力學(xué)溫度升高了273K＋t【答案】AB【解析】T＝273K＋t，由此可知－33℃＝240K，A、B正確；初態(tài)熱力學(xué)溫度為273K＋t，末態(tài)為273K＋2t，溫度變化tK，故D錯誤；對于攝氏溫度可取負值的范圍為0到－273℃，因絕對零度達不到，故熱力學(xué)溫度不可能取負值，故C錯誤．課堂?重難探究－對狀態(tài)量和平衡態(tài)的理解1．熱力學(xué)的平衡態(tài)是一種動態(tài)平衡，組成系統(tǒng)的分子仍在不停地做無規(guī)則運動，只是分子運動的平均效果不隨時間變化，表現(xiàn)為系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不隨時間變化，而力學(xué)中的平衡態(tài)是指物體的運動狀態(tài)處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)．2．平衡態(tài)是一種理想情況，因為任何系統(tǒng)完全不受外界影響是不可能的．系統(tǒng)處于平衡態(tài)時，仍可能發(fā)生偏離平衡態(tài)的微小變化．3．兩個系統(tǒng)達到熱平衡后再把它們分開，如果分開后它們都不受外界影響，再把它們重新接觸，它們的狀態(tài)不會發(fā)生新的變化．因此，熱平衡概念也適用于兩個原來沒有發(fā)生過作用的系統(tǒng)．因此可以說，只要兩個系統(tǒng)在接觸時它們的狀態(tài)不發(fā)生變化，我們就說這兩個系統(tǒng)原來是處于熱平衡的．對平衡態(tài)的理解例1

(多選)下列說法中正確的是 (

)A．狀態(tài)參量是描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量，故當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)變化時，其各個狀態(tài)參量都會改變B．當(dāng)系統(tǒng)不受外界影響，且經(jīng)過足夠長的時間，其內(nèi)部各部分狀態(tài)參量將會達到穩(wěn)定C．只有處于平衡態(tài)的系統(tǒng)才有狀態(tài)參量D．兩個物體發(fā)生熱傳遞時，它們組成的系統(tǒng)處于非平衡態(tài)【答案】BD【解析】由于描述系統(tǒng)的各種性質(zhì)需要不同的物理量，只要其中某個量變化，系統(tǒng)的狀態(tài)就會發(fā)生變化，不一定各個狀態(tài)參量都發(fā)生變化，A錯誤；系統(tǒng)處于平衡態(tài)或非平衡態(tài)，只是狀態(tài)參量有無變化，因而C錯誤；當(dāng)系統(tǒng)不受外界影響時，系統(tǒng)總要趨于平衡，其內(nèi)部各部分狀態(tài)參量趨于穩(wěn)定，B正確；兩個物體發(fā)生熱傳遞時，狀態(tài)參量不穩(wěn)定，所以系統(tǒng)處于非平衡態(tài)，D正確．變式1關(guān)于熱平衡，下列說法錯誤的是 (

)A．用溫度計測量溫度是根據(jù)熱平衡的原理B．溫度相同的棉花和石頭相接觸，需要經(jīng)過一段時間才能達到熱平衡C．若a與b、c分別達到熱平衡，則b、c之間也達到了熱平衡D．兩物體溫度相同，可以說兩物體達到了熱平衡【答案】B【解析】當(dāng)溫度計的液泡與被測物體緊密接觸時，如果兩者的溫度有差異，它們之間就會發(fā)生熱傳遞，高溫物體將向低溫物體傳熱，最終使二者的溫度達到相同，即達到熱平衡，A、D正確，不符合題意；兩個物體的溫度相同時，不會發(fā)生熱傳遞，B錯誤，符合題意；若a與b、c分別達到熱平衡，三者溫度一定相同，則b與c之間也達到了熱平衡，C正確，不符合題意．處理平衡態(tài)問題要注意三點1．平衡態(tài)與熱平衡不同，平衡態(tài)指的是一個系統(tǒng)內(nèi)部達到的一種動態(tài)平衡．2．必須要經(jīng)過較長一段時間，直到系統(tǒng)內(nèi)所有性質(zhì)都不隨時間變化為止．3．系統(tǒng)與外界沒有能量的交換．－對熱平衡與溫度、溫度計和溫標(biāo)的理解1．溫度(1)宏觀上．①溫度的物理意義：表示物體冷熱程度的物理量．②與熱平衡的關(guān)系：各自處于熱平衡狀態(tài)的兩個系統(tǒng)，相互接觸時，它們相互之間發(fā)生了熱量的傳遞，熱量從高溫系統(tǒng)傳遞給低溫系統(tǒng)，經(jīng)過一段時間后兩系統(tǒng)溫度相同，達到一個新的平衡狀態(tài)．(2)微觀上．①反映物體內(nèi)分子熱運動的劇烈程度，是大量分子熱運動時平均動能的標(biāo)志．②溫度是大量分子熱運動的集體表現(xiàn)，是含有統(tǒng)計意義的，對個別分子來說溫度是沒有意義的．2．熱平衡(1)一切達到熱平衡的物體都具有相同的溫度．(2)若物體與A處于熱平衡，它同時也與B達到熱平衡，則A的溫度等于B的溫度，這就是溫度計用來測量溫度的基本原理．3．熱平衡定律的意義熱平衡定律又叫熱力學(xué)第零定律，為溫度的測量提供了理論依據(jù)．因為互為熱平衡的物體具有相同的溫度，所以比較各物體溫度時，不需要將各個物體直接接觸，只需將作為標(biāo)準(zhǔn)物體的溫度計分別與各物體接觸，即可比較溫度的高低．4．溫標(biāo)(1)常見的溫標(biāo)有攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)．(2)比較攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)．比較攝氏溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)提出者攝爾修斯和施勒默爾英國物理學(xué)家開爾文零度的規(guī)定一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰水混合物的溫度－273.15℃比較攝氏溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)溫度名稱攝氏溫度熱力學(xué)溫度溫度符號tT單位名稱攝氏度開爾文單位符號

℃K關(guān)系T＝t＋273.15K，粗略表示：T＝t＋273K對熱平衡與溫度的理解例2

(多選)關(guān)于平衡態(tài)和熱平衡，下列說法中不正確的有 (

)A．只要溫度不變且處處相等，系統(tǒng)就一定處于平衡態(tài)B．兩個系統(tǒng)在接觸時它們的狀態(tài)不發(fā)生變化，說明這兩個系統(tǒng)原來的溫度是相等的C．熱平衡就是平衡態(tài)D．處于熱平衡的幾個系統(tǒng)的壓強一定相等【答案】ACD【解析】一般來說，描述系統(tǒng)的狀態(tài)參量不只是一個，根據(jù)平衡態(tài)的定義知所有性質(zhì)都不隨時間變化，系統(tǒng)才處于平衡態(tài)，A錯誤；根據(jù)熱平衡的定義知處于熱平衡的兩個系統(tǒng)溫度相同，B正確、D錯誤；平衡態(tài)是針對某一系統(tǒng)而言的，熱平衡是兩個系統(tǒng)相互影響的最終結(jié)果，C錯誤．變式2

(多選)下列有關(guān)熱平衡的說法，不正確的是 (

)A．如果兩個系統(tǒng)在某時刻處于熱平衡狀態(tài)，則這兩個系統(tǒng)永遠處于熱平衡狀態(tài)B．熱平衡定律只能研究三個系統(tǒng)的問題C．如果兩個系統(tǒng)彼此接觸而不發(fā)生狀態(tài)參量的變化，這兩個系統(tǒng)又不受外界影響，那么這兩個系統(tǒng)一定處于熱平衡狀態(tài)D．兩個處于熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，溫度可以有微小的差別【答案】ABD【解析】處于熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，如果受到外界的影響，狀態(tài)參量會隨之變化，溫度也會變化，故A錯誤；熱平衡定律對多個系統(tǒng)也適用，故B錯誤；由熱平衡的意義可知，C正確；溫度相同是熱平衡的標(biāo)志，必須相同，故D錯誤．變式3關(guān)于熱力學(xué)溫度，下列說法正確的是 (

)A．27℃相當(dāng)于301.15KB．?dāng)z氏溫度與熱力學(xué)溫度都可能取負值C．溫度變化1℃，也就是溫度變化1KD．溫度由t升至2t，對應(yīng)的熱力學(xué)溫度升高了273.15K＋t【答案】C【解析】根據(jù)熱力學(xué)溫度與攝氏溫度關(guān)系可T＝t＋273.15K＝(27＋273.15)K＝300.15K，A錯誤；因為絕對零度不能達到，故熱力學(xué)溫度不可能取負值，而攝氏溫度可以取負值，B錯誤；由熱力學(xué)溫度與攝氏溫度關(guān)系式T＝t＋273.15K，可知ΔT＝Δt，所以溫度變化1℃，也就是變化1K，C正確；溫度由t升至2t，初態(tài)溫度為t＋273.15K，末態(tài)溫度為2t＋273.15K，對應(yīng)的熱力學(xué)溫度升高了tK，D錯誤．理解熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的要點1．熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系是T＝t＋273.15K，因此對于同一溫度來說，用不同的溫標(biāo)表示，數(shù)值不同，這是因為零值選取不同．2．在熱力學(xué)溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)中，熱力學(xué)溫度升高(或降低)1K，則攝氏溫度也升高(或降低)1℃．小練?隨堂鞏固1．(2022年上海質(zhì)檢)氣體初始溫度為27℃，升高了20℃．則初始溫度和溫度變化量用熱力學(xué)溫標(biāo)可分別表示為 (

)A．27K

20K

B．300K

20KC．27K

293K D．300K

293K【答案】B【解析】氣體初始溫度為27℃，升高了20℃，攝氏溫度與熱力學(xué)溫度的關(guān)系是T＝t＋273K，則有初始溫度t＝27℃，用熱力學(xué)溫標(biāo)表示為T＝t＋273K＝(27＋273)K＝300K，溫度變化量Δt＝20℃＝20K，B正確，A、C、D錯誤．2．(多選)下列說法正確的是

(

)A．兩個系統(tǒng)處于熱平衡時，它們一定具有相同的熱量B．如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)也必定處于熱平衡C．溫度是決定兩個系統(tǒng)是否達到熱平衡狀態(tài)的唯一物理量D．熱平衡定律是溫度計能夠用來測量溫度的基本原理